2024年1月23日，廣東省科學(xué)院化工研究所龐浩研究員團隊與廣西大學(xué)童張法教授團隊合作發(fā)表論文，全面綜述了蒙脫石基功能材料在電化學(xué)儲能領(lǐng)域的研究進(jìn)展，詳細介紹了蒙脫石基材料結構與其電化學(xué)性能之間的關(guān)系，進(jìn)一步總結了當前蒙脫石基功能材料在電化學(xué)儲能領(lǐng)域面臨的問(wèn)題和挑戰，并對其未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，以期為蒙脫石基功能材料在電化學(xué)儲能中的實(shí)際應用提供有益指導。

蒙脫石是一種傳統的粘土礦物材料，似乎難以讓人將其與鋰離子電池等電化學(xué)儲能技術(shù)聯(lián)系起來(lái)。然而，早在上世紀七十年代，研究人員就發(fā)現蒙脫石因特殊的二維層狀結構而具有優(yōu)異的H⁺、Li⁺、Zn²⁺、Mg²⁺等陽(yáng)離子傳輸性能，自此以后，蒙脫石就開(kāi)始被用于電化學(xué)儲能器件的各個(gè)關(guān)鍵部件中，包括電極、隔膜和電解質(zhì)（圖1）。

圖1 蒙脫石在電化學(xué)儲能中的應用

近年來(lái)，隨著(zhù)二次電池技術(shù)的飛速發(fā)展，蒙脫石在電化學(xué)儲能中的應用研究越來(lái)越多，特別是近10年來(lái)蒙脫石基電化學(xué)儲能材料的研究不斷取得突破。大量研究表明，利用蒙脫石的二維層狀結構可以在電極、隔膜或聚合物電解質(zhì)中構建高速的離子傳輸通道，實(shí)現鋰離子等載流子的快速傳輸，從而促進(jìn)電池電化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)過(guò)程。此外，蒙脫石可以有效改善隔膜及聚合物電解質(zhì)的熱/化學(xué)/機械穩定性和電解液潤濕性能；在鋰硫電池中蒙脫石因良好的化學(xué)吸附特性還可以被用來(lái)抑制多硫化物的穿梭效應，從而有效提升電池循環(huán)穩定性。

除了上述結構及性能特性外，蒙脫石還具有資源儲量豐富、廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)，在電化學(xué)儲能領(lǐng)域展現出了巨大的應用潛力。未來(lái)蒙脫石在電化學(xué)儲能中的應用研究可集中在以下幾個(gè)方面：（1）利用非碳導電多功能材料在蒙脫石基體中構建連續導電網(wǎng)絡(luò )；（2）利用磁場(chǎng)、電場(chǎng)、流場(chǎng)等場(chǎng)輔助定向技術(shù)實(shí)現蒙脫石層間離子傳輸通道的定向排列，進(jìn)一步加快離子傳輸動(dòng)力學(xué)；（3）蒙脫石基電催化劑吸附和催化活性位點(diǎn)的精準調控；（4）蒙脫石基體中電化學(xué)活性組分的引入。

該綜述論文發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域國際權威期刊Green Chemistry，廣東省科學(xué)院化工研究所吳煉副研究員為該論文的第一作者，龐浩和廖兵研究員為該論文的通訊作者。此項工作得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科學(xué)院建設國內一流研究機構行動(dòng)專(zhuān)項資金、廣西石化資源加工及過(guò)程強化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)放基金及湖南省自然科學(xué)基金等的資助。

論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/gc/d3gc03447j/unauth

供稿：電子信息材料研究部/吳煉

初步審稿：劉婉玉

校稿：李曉芝

審定發(fā)布：王飛